Конституциональные факторы естественной резистентности

Конституциональные факторы естественной резистент­ности организмов формировались в процессе длитель­ной эволюции. Отличаются эти факторы защиты широ­ким спектром антимикробного действия, элиминируя многочисленные виды микробов и их токсины. Более того, они обеспечивают не только антиинфекционный, но и противоопухолевый иммунитет, гомеостаз в целом.

Тканевые факторы

Среди тканевых факторов антиинфекционной защиты самую важную роль выполняют: ареактивность клеток; ко­жа, слизистые оболочки, лимфатические узлы как имму­нологические барьеры; фагоциты и нормальные киллеры.

Клеточная ареактивность. Видовая реактивность кле­ток к патогенным микробам и токсинам обусловлена ге­нотипом, который детерминирует образование на поверх­ности клеток соответствующих рецепторов. При их отсут­ствии адсорбция и проникновение инфекционного агента или яда в клетку будут невозможными. Генотипическая ареактивность связана также с дефицитом необходимых для микроба веществ, особым химическим составом от­дельных структур и макромолекул клеток, избирательной специфичностью действия микробных ферментов. Кле­точная ареактивность является очень стабильным видо­вым признаком, но все-таки может изменяться с возрас­том или под действием различных факторов окружающей среды. Так, например, Л. Пастер показал наличие ареактивности птиц к сибиреязвенной инфекции, но при погру­жении их лапок в ледяную воду зараженные птицы забо­левали вследствие резкого охлаждения организма. В дру­гом классическом опыте И.И. Мечникова была отмечена природная нечувствительность лягушек, черепах, яще­риц к столбнячному токсину. Развитие столбняка у пойкилотермных животных достигалось помещением их в термостат и повышением температуры тела.

Видовая ареактивность клеток постепенно развивается в процессе выздоровления от инфекционного заболевания или после вакцинации. В отличие от генотипической, приобретенная ареактивность носит специфический ха­рактер, сочетаясь с повышенной активностью иммунокомпетентных клеток.

Иммунологические барьеры. Кожные покровы и сли­зистые оболочки обеспечивают невосприимчивость как механические защитные барьеры и вследствие выделения антимикробных веществ широкого диапазона действия. Так, в отделяемом потовых и сальных желез кожи нахо­дят различные ингибиторы, молочные и жирные кисло­ты, угнетающие многие виды патогенных бактерий. Сли­зистая желудка секретирует соляную кислоту, в которой быстро инактивируется холерный вибрион. Многие сли­зистые оболочки продуцируют муколитический фермент лизоцим, вызывающий лизис или гибель ряда бактерий в результате разрушения клеточной стенки. В наибольших концентрациях лизоцим обнаруживается в секретах конъюнктивы и носа, в слюне и слизи кишечника.

Мощным естественным барьером являются лимфатичес­кие узлы. Проникновение в них патогенных бактерий при­водит к возникновению воспалительного процесса, сопровождающегося освобождением из тканей биологически ак­тивных веществ, под влиянием которых происходит актива­ция лейкоцитов, скапливающихся вокруг патогенных мик­робов и препятствующих их распространению в кровоток, подлежащие ткани и внутренние органы. Наряду с этим в очаге воспаления активируется фагоцитарная реакция.

Фагоциты и фагоцитоз. Защитную функцию клеток, способных поглощать и переваривать микробы, впервые показал И.И. Мечников, назвав их фагоцитами. Среди них он различал микрофаги - нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, и макрофаги - моноциты крови, гистиоциты, эндотелиальные и ретикулярные клетки внутренних ор­ганов и костного мозга.

Различают завершенный и незавершенный фагоцитоз. Фагоцитарная реакция осуществляется поэтапно.

Завершенный фагоцитоз, заканчивающийся полным разрушением микроба, происходит в несколько этапов: 1) положительный хемотаксис, или приближение фагоцита к микробу; 2) адгезия, или прилипание фагоцита к нему; 3) инвагинация (впячивание) мембраны фагоцита с после­дующим формированием фагосомы и ее слияние с лизосо-мой; 4) киллинг-инактивация микроба в фаголизосоме, проявляющаяся набуханием, фрагментацией и его лизи­сом до низкомолекулярных соединений (рис. 56). Если микробные антигены разрушаются частично, вслед за фа­гоцитозом начинается антителообразование.

Некоторые виды микроорганизмов и особенно погло­щенные вирусы проявляют большую устойчивость к лизосомальным антимикробным веществам или даже размно­жаются внутри фагоцитов (рис. 57). Такой незавершенный вид фагоцитоза чаще наблюдается в нейтрофилах и закан­чивается их гибелью или фагоцитированные микробы вы­талкиваются из них. Нередко гранулоциты с размножив­шимися в них бактериями становятся объектом фагоцито­за для макрофагов. Следует подчеркнуть, что в отличие от нейтрофилов, которые поглощают и переваривают в основ­ном истинные бактерии, макрофаги фагоцитируют спиро­хеты, актиномицеты, грибы, прос­тейшие, вирусы, атрофирующие­ся, омертвевшие или злокачест­венно перерожденные клетки.

Переваривающая способность фагоцита определяется наличием большого набора лизосомальных антимикробных веществ и широким спектром их действия. Активность фагоцитоза, однако, может зависеть от видовых свойств микроба. Так, с трудом фагоцитируются и первариваются бактерии, которые образуют капсулы и продуцируют ферменты агрессивности. Наоборот, легко расщепляются авирулентные штаммы.

Стимулируют фагоцитоз ингибиторы микробов и активаторы фагоцитов. К ним относятся нор­мальные антитела, специфические иммуноглобулины, цитокины, вызывающие положительный хемотаксис и повышающие метаболизм фагоцитов. Факторами, уско­ряющими фагоцитоз, являются соли кальция, магния и другие электролиты, адреналин, гистамин, пирогенные вещества, анаболические гормоны. Угнетают фагоцитоз ацетилхолин, серотонин, антигистаминные вещества, та­кие как, например, димедрол, кортикостероиды, алкало­иды, катаболические гормоны.

Нормальные (естественные) киллеры. NK-клетки -специализированные большие лимфоциты с рыхлым поч­ковидным крупным ядром, содержащие в обильной ци­топлазме митохондрии, свободные рибосомы с элемента­ми шероховатого эндоплазматического ретикулума, аппа­рат Гольджи и электронно-плотные гранулы с большим количеством цитотоксических веществ (рис. 58). Основ­ным их отличием является то, что на внешней мембране они не имеют присущих В- и Т-клеткам маркеров (специ­фических молекул) и антигенраспознающих рецепторов (см. «Иммунная система»). Специфическими маркерами NK-клеток являются молекулы CD56 и CD57 (claster des-ignatio), выявляемые с помощью кластера (группы) мо­ноклинальных антител. Ее субфракцию К-клеток, осущест­вляющих лизис клеток-мишеней, обработанных антите­лами, маркирует молекула CD16 или Fey, являющаяся ре­цептором иммуноглобулина G. Кроме этого, на NK-клетках определяются адгезивные молекулы и С-лектин - белок-рецептор, распознающий углеводные остатки на клетках-мишенях, которыми служат разного рода трансформированные и быстро пролиферируемые клетки. Их цитолиз осуществляется на основе взаимодействия с углеводными детерминантами делящихся клеток (лектиновое распознавание) с последующим выделением из гранул NK-клеток белков-перфоринов и гранзимов (сериновых п ротеиназ), кото­рые, проникая через поры в клетках-мишенях, запускают программированную гибель клеток (апоптоз) с сегментаци­ей ДНК и отделением хроматиновых фрагментов, окруженных оболочкой. В крови NK-клетки составляют 12 % от об­щего количества лимфоцитов. Особенно много их в селезен­ке (36 %), которая считается местом завершения развития NK-клеток. Имеются они также в легких (5 %), лимфоуз­лах (3 %) и лимфоидных образованиях кишечника.

Гуморальные факторы

Гуморальные факторы иммунитета, обеспечивающие врожденную резистентность организма, очень многочис­ленны. Большинство из них обладают антимикробной ак­тивностью. Концентрация их в крови и лимфе здоровых людей невелика, но при инфицировании может резко воз­растать. Обладают широким спектром действия, некоторые -синергическим и аддитивным, усиливающими микробо-цидные эффекты. Природа их многообразна, но, как прави­ло, они являются полипептидами. Механизм антимикроб­ного действия - многосторонний. Вырабатываются разно­образными клетками, главным образом Т-лимфоцитами и макрофагами, и нередко являются их активаторами.

Среди гуморальных факторов антиинфекционной за­щиты основное значение придают комплементу; действую­щим в сочетании с ним пропердину и интерлейкину-1 (ИЛ-1); белкам острой фазы воспаления и интерферону I типа.

Комплемент. Структурно сформированного компле­мента (complementum - дополнение) как гуморального фактора иммунитета в организме здоровых людей и жи­вотных нет. В их крови циркулируют его компоненты (фракции, молекулы) - Clq, Clr, Cls, С2, СЗ ... С9, В, или СЗ-проактиватор, и ряд других. Находясь в дискретном (разобщенном) состоянии, они являются инертными бел­ками-предшественниками комплемента.

Формирование комплемента в единое целое происходит при внедрении в организм болезнетворных микробов или дру­гих антигенов. При этом на основе его инертных субстанций создаются ферментоподобные соединения, вызывающие цеп­ную реакцию образования комплемента, способного лизировать клетки (бактерии, эритроциты) или, чаще, просто эли­минировать генетически чужеродную метку. Так как сборка

комплемента сопровождается трансформацией белков-пред­шественников в активные промежуточные продукты, то про­цесс его формирования правильнее называть активацией.

Пути активации комплемента. Различают класси­ческий и альтернативный пути. Первый из них иницииру­ется иммунным комплексом антитело + антиген; другой, более редкий, - некоторыми полисахаридами и липополисахаридами бактерий без участия антител.

Поскольку комплемент - прежде всего, неспецифичес­кий фактор резистентности организма, то вначале рассмот­рим активацию комплемента по альтернативному пути.

Альтернативный путь активации комплемента начи­нается с того, что на внешней мембране бактерии, проник­шей в организм, адсорбируется комплексное соединение СЗЬВЬ, всегда присутствующее в очень небольших количе­ствах в крови. Ввиду того что оно обладает исключитель­но высокой реакционной способностью расщеплять инерт­ную СЗ-фракцию комплемента до активных субфракций СЗа и СЗЬ, ее называют также СЗ-конвертазой (рис. 59). Образованию следовых концентраций СЗ-конвертазы предшествует поэтапная диссоциация протеолитическими ферментами крови СЗ-фракции комплемента до СЗЬ-субфракции, а после присоединения к ней фактора В и последующего его расщепления до ВЬ инертное соедине­ние СЗЬВ превращается в СЗЬВЬ-конвертазу.

Связывание конвертазы углеводами мембраны бакте­рии защищает ее от распада, что быстро происходит в кро­ви. После дополнительной стабилизации защитным бел­ком пропердином она расщепляет СЗ-фракцию компле­мента. При этом к СЗ-конвертазе, связанной с мембраной микроорганизма, присоединяются реакционноспособные большие молекулы СЗЬ (малые СЗа-пептиды отщепляют­ся), сообщая ей свойства С5-конвертазы.

На втором этапе с ними взаимодействуют молекулы С5, которые под влиянием С5-конвертазы тоже диссоциируют на С5Ь и маленькие пептиды С5а. На конечной стадии конструирования комплемента происходит образование мембраноатакующего комплекса (МАК). Начинается это с последовательного присоединения к полипептиду С5Ь фракций С6, С7, С8. Образовавшийся комплекс своей ре­акционной массой ориентирует проникновение в липидный бислой мембраны бактерии двух (нескольких) фрак­ций С9. Заканчивается формирование МАК полимериза­цией молекул С9 в кольцевую структуру, через канал ко­торой в бактерию проникает вода и электролиты, что мо­жет приводить к ее лизису. Чаще комплемент не разруша­ет бактерии, а лишь ингибирует их, способствуя быстрому фагоцитозу, в частности обеспечивает адгезию, так как у фагоцитов имеются рецепторы к полипептидам СЗЬ, кото­рые покрывают поверхность микробов. Кроме того, комп­лемент стимулирует фагоцитоз косвенным путем: посред­ством отщепляющихся при его активации пептидов СЗа и С5а, которые непосредственно воздействуют на нейтрофи­лы, усиливая их метаболизм и особенно - хемотаксис. Од­новременно с этим они вызывают выброс из тучных кле­ток тканей и базофилов крови различных медиаторов, по­вышающих в очаге инфекции проницаемость сосудов для фагоцитов и ускоряющих фагоцитоз.

Классический путь активации комплемента иници­ируется антителом, вступающим в специфическую взаи­мосвязь с бактерией (рис. 59, б). Процесс сборки его компонентов начинается на антителе с последовательных объ­единений Clq, Or и Cls в одну стабилизированную ионами молекулу С1, обладающую протеолитической актив­ностью в отношении С4-фракции комплемента. Ее рас­щепление ведет к образованию пептидов С4а+С4Ь и фор­мированию в присутствии ионов Mg²⁺ соединения С4ЬС2, а после ферментативной диссоциации С2 - С4ЬС2а, анало­гичного СЗ-конвертазе, вызывающей при диссоциации фракции СЗ образование комплекса С4ЬС2аСЗЬ, или С5-конвертазы классического пути. Последующие этапы ак­тивации комплемента вплоть до окончательного формиро­вания МАК, такие же, как при альтернативном пути. Идентичны также механизмы прямого и опосредованного влияния комплемента на связанные с антителами бакте­рии, фагоцитоз и воспалительный процесс в целом.

Содержание комплемента в сыворотках колеблется в зависимости от вида и возраста животных, сезона и даже времени суток. Наиболее постоянный и высокий его титр регистрируется у морских свинок, поэтому именно их сы­воротка используется как комплемент для постановки ре­акции связывания комплемента (РСК). У здоровых людей уровень комплемента варьирует незначительно, но у боль­ных может резко повышаться или снижаться. Изучение титра комплемента в динамике позволяет составить представление о резистентности организма человека и прогнозе заболевания.

Система комплемента очень лабильна. Инактивация комплемента происходит в течение 2-4 дней даже при хранении сывороток в холодильнике, где температура не превышает 5 °С. Быстро разрушается комплемент под действием протеаз, на свету, особенно - при УФ-облучении, в слабых растворах кислот и щелочей. Исчезает комплементарная активность сывороток после прогрева­ния при 56 °С в течение 20-30 мин.

Методы определения общей гемолитической актив­ности комплемента. Действуя на микробы как литический фактор, комплемент повышает бактерицидную ак­тивность сыворотки крови. О содержании комплемента в сыворотке крови судят по его гемолитической активности в отношении эритроцитов барана, обработанных гемоли­зинами (см. РСК). Титр комплемента чаще всего выража­ют в минимальном количестве сыворотки, которое в нор­мальных условиях лизирует 50 % оптимально сенсибили­зированных гемолизинами эритроцитов.

Определяя активность комплемента классического пу­ти, исследуемую сыворотку крови разводят 1:10 изотони­ческим раствором хлористого натрия и в объемах от 0,05 до 0,5 мл вносят в 10 пробирок. Затем все объемы сыворо­ток доводят электролитом до 1,5 мл, добавляя в каждый из них по 1,5 мг гемолитической системы (смесь равных объемов 3 %-ной взвеси бараньих эритроцитов и гемоли­тической сыворотки). Пробирки инкубируют при 37 °С 45 мин, охлаждают при 4 °С для остановки реакции и центрифугируют в течение 5 мин при 1500 об/мин, после чего определяют объем сыворотки, вызвавший лизис 50 % сенсибилизированных эритроцитов (условную гемолити­ческую единицу активности комплемента - СН 50). Затем рассчитывают количество СН 50 на 1 мл цельной сыворот­ки, которое у здоровых людей составляет 40-60 СН 50, что и является титром комплемента.

Точно так же определяют активность альтернативного пути комплемента, но вместо сенсибилизированных ба­раньих эритроцитов используют несенсибилизированные кроличьи эритроциты и изотонический раствор, содержа­щий Mg²⁺ без ионов Са²⁺, что блокирует классический путь активации комплемента.

Активность комплемента и его компонентов определя­ют также методом радиального гемолиза в агаровом геле. При этом гемолитическую систему смешивают с расплав­ленным агаром в соотношении 1:7 и быстро выливают в сте­рильные чашки Петри. После застывания агара в геле про­делывают несколько лунок диаметром 4 мм и заполняют их испытуемыми сыворотками, помещая чашки в холодиль­ник при 4 °С на 24 ч, а затем - в термостат на 60 мин для проявления зон гемолиза. Критерием активности компле­мента служит квадрат диаметра зон гемолиза.

Белки острой фазы (БОФ). Это белки сыворотки крови, которые продуцируются в основном клетками печени в острой фазе воспаления под влиянием воспалительных цитокинов и, прежде всего, интерлейкина 1 (ИЛ-1), вызы­вающего повышение температуры тела (см. «Цитокины»). К ним относятся фибриноген, амилоидный протеин, а главное, С-реактивный (ЦР) и маннозосвязывающие (МН) белки. При этом, накапливаясь в крови, ЦРБ и МНБ акти­вируют комплемент - первый по классическому и альтер­нативному пути, связываясь с фосфорилхолином грамположительных бактерий и обнажая в нем участки, способ­ные взаимодействовать с отдельными фракциями компле­мента, а второй - только по классическому пути, приобре­тая свойство расщеплять С4 и С2 фракции комплемента после связывания с остатками маннозы.

Интерферон I типа. Различают две серологические группы ИФНI типа (interfere - препятствую) - α и β. ИФНα -это семейство 20 гликопротеидов с молекулярной массой около 18 кД, ИФНβ - гликопротеид 20 кД. Отличаясь по структуре, они обладают одинаковым механизмом действия. В норме α-ИФН продуцируется мононуклеарными фагоцитами, а β-ИФН - фибробластами. Под воз­действием инфекционного начала секретируются многи­ми клетками, и в месте входных ворот инфекции их кон­центрация в считанные часы многократно возрастает. При этом интерферонообразование определяется некото­рыми системами активации комплемента, в частности, пирогенное действие ИЛ-I и понижение рН в межклеточ­ной жидкости на фоне повышения температуры усилива­ют продукцию ИФН. Механизм антивирусного действия ИФН I типа - многообразный. Под его воздействием в клетках индуцируется синтез двух ферментов: олигоаденилатсинтетазы и протеинкиназы. При этом первая ката­лизирует 2,5-олигоадениловую кислоту, активирующую клеточные нуклеазы и разрушение вирусных иРНК, а вто­рая - фосфорилирует оссубъединицу инициирующего фактора трансляции и блокирует его, в результате чего вирионная иРНК утрачивает способность связываться с рибосомой. Антивирусный эффект интерферона посред­ством блокады трансляции проявится и в отношении кле­точной иРНК, так как на фоне ингибирования пролифера­ции клеток репродукция вирусов замедляется или же прекращается. Кроме того, ИФН I типа усиливает литическое действие нормальных киллеров на клетки-мише­ни, индуцирует экспрессию антигенов МНС I класса и тем самым способствует распознаванию инфицированных ви­русами клеток.

Другие микробоцидные факторы крови. Кроме компле­мента, сыворотка крови человека содержит ряд других микробоцидных веществ различной природы. Так, ее бак­терицидность, прежде всего, определяется концентрацией лизоцима - фермента с молекулярной массой около 15 кД. Наиболее чувствительны к нему грамположительные бак­терии. Лизоцим вызывает гидролиз β(1-4)-гликозидаз-ной связи в молекуле пептидогликана, который является основным компонентом их клеточной стенки. При частич­ном разрушении пептидогликанового слоя эти бактерии (сферопласты) погибают, при полном (протопласты) - лизируются. Основной источник лизоцима в крови - макро­фаги.

Таким же широким спектром действия, как лизоцим, обладают сывороточный фактор β-лизин и лейкины, осво­бождающиеся из лейкоцитов. Каждый из них и все вместе по эффектам антимикробного действия уступают компле­менту и лизоциму.

Методы определения активности лизоцима и β-лизи­на. Микробоцидное действие лизоцима определяют по от­ношению к Micrococcus lysodeikticus, а β-лизина - к Bacillus subtilis. Тест-микробы смешивают с расплавлен­ным и охлажденным до температуры 45-50 °С агаром и быстро выливают его в чашки Петри. В застывших слоях агара выбивают лунки, которые заполняются сыворот­кой. Диффундируя из лунок, лизоцим и fi-лизин вызыва­ют радиальный лизис тест-культур вокруг лунок. Их ак­тивность определяют по калибровочному графику в зави­симости от квадрата диаметра зон бактериолиза.

Незначительный вклад в бактерицидную активность сыворотки крови вносят ингибиторы бактерий с узким спектром антибактериального действия, как-то: эритрин, ингибирующий коринебактерии дифтерии, туберкуло-статический фактор и др. Антивирусное действие проявляют сывороточные термолабильные β-ингибиторы - липопротеины, которые активируются специфическим микроглобулином. Уровень содержания всех этих гумо­ральных факторов антиинфекционной защиты в основ­ном определяется питанием. Однако есть неспецифичес­кие антимикробные факторы крови, концентрация кото­рых отчетливо повышается под воздействием инфекцион­ных агентов. К ним относятся пропердин и нормальные антитела.

Пропердин. Как и комплемент, пропердин — сложный белок, обладающий антибактериальной активностью (pro и perde — подготовлять, разрушать). Состоит из пяти ком­понентов, три из них - специфические, а два - СЗ- и В-фракции — такие же, как у комплемента. Стабилизируя комплемент, пропердин обусловливает альтернативный, или, иначе, пропердиновый путь его активации. Действуя совместно с комплементом, он вызывает лизис бактерий (клеток), усиливает фагоцитарную реакцию и воспали­тельный процесс.

Нормальные антитела. Уже давно было известно, что в сыворотке крови новорожденных могут содержаться ан­титела к различным видам микроорганизмов. По структу­ре они ничем не отличаются от иммунных, приобретен­ных в процессе инфекции, идентичны с ними и по меха­низму взаимодействия с микробами, т. е. реагируют по за­кону строгой специфичности. Их близкое сходство с им­муноглобулинами вызывало острые дискуссии по пробле­ме нормальных антител. Установлено, что образование нормальных антител генетически запрограммировано, они экспрессируются на поверхностных мембранах незре­лых В-лимфоцитов в виде рецепторов. Будучи цитофиль-ными, нормальные антитела обнаруживаются в крови но­ворожденных в очень низких титрах, как правило, в цель­ной сыворотке. Уровень свободноплавающих нормальных антител в крови возрастает в результате повышения их продукции В-лимфоцитами под воздействием микроба как пускового сигнала.

Факторы саморегуляции. В основе антиинфекционно­го иммунитета лежит также способность организма к са­морегуляции. Эта форма иммунитета, прежде всего, про­является повышением температуры тела, губительно ска­зывающейся на жизнедеятельности многих бактерий и, особенно, вирусов в результате непосредственного влия­ния или изменения окислительно-восстановительного по­тенциала и рН пораженных тканей. Большое значение в обеспечении естественного иммунитета имеет усиление выделительных функций организма, выведение микробов и токсинов с мокротой, испражнениями, мочой и другими экскретами. Эти и другие, еще не учтенные факторы и ме­ханизмы общефизиологического характера находятся под регулирующим влиянием нейрогуморальных и гормо­нальных функций организма.

Факторы приобретенного иммунитета

Приобретенный постинфекционный иммунитет созда­ется в онтогенезе и по наследству не передается. Этот вид иммунитета обусловлен гуморальными и тканевыми фак­торами высокой специфичности - иммуноглобулинами и иммунокомпетентными клетками. Его образование инду­цируется антигенами.